叢高（如東縣教師發(fā)展中心　江蘇南通　226400）

基于“感性認識理性分析”的教學(xué)實踐和反思——以“元素周期表·周期律”教學(xué)為例

叢高
（如東縣教師發(fā)展中心江蘇南通226400）

摘要：基于感性認識和理性認識兩個不同的認識階段，緊扣元素周期律和周期表這對“靈”和“肉”的關(guān)系，設(shè)計了認識元素周期表、認識元素周期律二個漸進的教學(xué)環(huán)節(jié)，從而體驗元素周期表和元素周期律的“表里”完美統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：感性認識；理性分析；元素周期表；周期律；金屬性；非金屬性

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）02-0030-04G633．8

文獻標識碼：B

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．02．009

2014年11月2日，在江蘇省第18屆“金帆杯”教育科研活動中，筆者代表高中組參加課堂展示，在江蘇省如東高級中學(xué)高一（1）班借班上了一堂新授課“元素周期表·周期律”。本文就這堂課的教學(xué)設(shè)計等相關(guān)環(huán)節(jié)的構(gòu)思作一介紹。

一、設(shè)計理念

由于該校（江蘇省四星級高中）高一學(xué)生剛剛教完人教版必修一的第三章，從知識儲備上看具備了金屬及其化合物的相關(guān)知識背景，故設(shè)計了三組學(xué)生小組實驗，探究鉀、鈉、鎂、鋁單質(zhì)的活動性強弱，讓學(xué)生在實踐中去體驗。但還缺乏非金屬及其化合物的相關(guān)知識做鋪墊，所以設(shè)計了一個演示實驗——濾紙上微型實驗：探究氯、溴、碘單質(zhì)的活動性強弱，以幫助學(xué)生建立對非金屬性的感性認識。而人教版化學(xué)2［1］教材將周期表的學(xué)習(xí)置于周期律之前（蘇教版化學(xué)2［2］正好相反），為了學(xué)生初步體驗元素周期表和元素周期律的“表里”完美統(tǒng)一（其實這也是本節(jié)課教學(xué)的重難點），本節(jié)課采用由表及里，從感性上升到理性的教學(xué)思路，具體來說，先解決周期表是怎樣的？從認知思維特點上看，高一的學(xué)生完全有能力認識周期表的結(jié)構(gòu)，這部分的學(xué)習(xí)主要以學(xué)生交流展示為主。再理性分析為什么會是這樣的？針對高一的學(xué)生的抽象思維能力相對薄弱，盡量發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，通過設(shè)計分析幾組層層推進的“數(shù)”、“形”、“意”相統(tǒng)一的圖像，利用數(shù)學(xué)模型，加強對“周期性”的理解，提升抽象思維能力。最后體驗周期表和周期律的運用是高潮，但限于學(xué)生現(xiàn)有發(fā)展區(qū)，本節(jié)課主要是從周期律發(fā)展歷史流程圖，理性客觀評價化學(xué)史，本身就兼有課堂活動向課后延伸之意，以期“余音繞梁”。最后值得一提的是，本節(jié)課采用交互式電子白板技術(shù)輔助教學(xué)。

二、教學(xué)目標

1．知識與技能

（1）初步認識元素周期表的結(jié)構(gòu)；

（2）以鉀、鈉、鎂、鋁為例，體驗同一周期、同一主族內(nèi)元素性質(zhì)（如：化合價、原子半徑、金屬性等）的遞變規(guī)律以及與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，從而初步了解元素周期律。

2．過程與方法

初步嘗試從大量的事實和數(shù)據(jù)中分析總結(jié)規(guī)律、透過現(xiàn)象看本質(zhì)（抽象歸納）、宏觀與微觀相互轉(zhuǎn)化等科學(xué)抽象方法。

3．情感態(tài)度價值觀

（1）從周期表的演變歷史，培養(yǎng)學(xué)習(xí)自然科學(xué)的興趣以及求知欲；

（2）從周期律的學(xué)習(xí)，初步樹立辯證唯物主義觀點：如事物是普遍聯(lián)系的、對立與統(tǒng)一、量變與質(zhì)變、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)等。

三、教學(xué)過程

1．情境導(dǎo)入

［師］我們先來做個游戲——借我一雙慧眼！游戲規(guī)則是在1分鐘內(nèi)對屏幕無序的化學(xué)物質(zhì)進行搶記，（不許用筆記錄）1分鐘后再動筆寫在所發(fā)卡片上！組內(nèi)先評選，推舉一位代表本組進行組間的評比，所寫物質(zhì)正確且最多者即為獲勝者！該組即為獲勝組。

［師］展示學(xué)生成果，并有意識引導(dǎo)全班學(xué)生分享用分類思想進行記憶的學(xué)生們的思維方式。

利用實物投影儀展示的各小組卡片

教學(xué)反思：第一：以學(xué)生喜聞樂見的游戲方式，不僅可以活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時，增強學(xué)生和諧競爭、小組合作的意識。第二：利用交互式電子白板的“幕布”功能，結(jié)合實物投影儀，使得游戲及評價變得更可操作。第三：如何對這些看似雜亂無序的化學(xué)物質(zhì)快刀斬亂麻？即尋找它們之間的相互聯(lián)系和內(nèi)在變化，分類是個好辦法！正所謂恰如其分的情境是激發(fā)學(xué)習(xí)動力的巨大源泉。

［師］聯(lián)系到金屬活動性順序表給屈指可數(shù)的相關(guān)金屬元素排序了，那么如何給人們現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的100多種元素排序？顯然按照“一字長蛇”陣的辦法無法解決？

教學(xué)反思：根據(jù)最近發(fā)展區(qū)，讓學(xué)生進入“憤悱”的學(xué)習(xí)狀態(tài)，同時為后面非金屬順序表打下伏筆。

2．活動一、認識神奇的周期表

［生］小組內(nèi)交流對元素周期表結(jié)構(gòu)的認識。

教學(xué)反思：基于學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，且人教版九年級上冊也有關(guān)于元素周期表的簡介，學(xué)生完全有能力感性認識元素周期表的結(jié)構(gòu)，這部分的學(xué)習(xí)主要以學(xué)生交流展示為主，結(jié)合交互白板演示介紹元素周期表的軟件。

［師］目前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的118種元素都能在表中找到它的相應(yīng)位置，也就是說每間“房間”都有了它的“主人”。那么這張表到底是怎么編排出來的？下面以鉀、鈉、鎂、鋁四種元素的位置關(guān)系為例討論。

3．活動二、討論周期表的編排原則，初步認識元素周期律

［師］請根據(jù)提供的試劑及儀器，小組合作設(shè)計實驗證明鉀、鈉、鎂、鋁的金屬性強弱，記錄實驗結(jié)果并交流。

［生］實驗探究鉀、鈉、鎂、鋁單質(zhì)的活動性強弱

物質(zhì)實驗K　Na　Mg　Al冷水?。瓱崴。c2 mol/L HCl反應(yīng)?。。诳諝庵腥紵。。c水的反應(yīng)

信息提示：通常情況下，元素的金屬性（氣態(tài)金屬原子失去電子的能力）越強，其單質(zhì)越容易從水或酸中置換出氫，該元素最高價氧化物的水化物的堿性越強。元素的非金屬性越強，其單質(zhì)越容易與氫氣化合生成氣態(tài)氫化物，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，該元素最高價氧化物的水化物的酸性越強。

［師］那么鋁和水的反應(yīng)性如何呢？（結(jié)合圖片講述）美國《大眾科學(xué)》網(wǎng)站2011年9月23日報道說有新理論認為美國世貿(mào)中心倒塌源于爆炸性化學(xué)反應(yīng)，飛機撞擊世貿(mào)大廈之后，大量熔化的鋁液流入建筑受撞擊部分下方的樓層，與大廈的自動噴水滅火設(shè)備噴出的數(shù)百公升水混合。鋁與水相遇會引起化學(xué)反應(yīng)，不但能夠提高溫度，反應(yīng)過程中還會產(chǎn)生大量可燃性氫氣。驟然升高的溫度削弱了鋼結(jié)構(gòu)的支撐力，氫氣爆炸異常強烈，足夠炸毀部分建筑物［3］。

設(shè)計意圖：承載“知識”和“情感”雙重教學(xué)目標。

［生］鉀、鈉、鎂、鋁的金屬性是越來越弱的。

［師］那么與此相對的非金屬如何呢？以鹵素中氯、溴、碘為例！大家先預(yù)測一下，我通過濾紙上微型實驗：探究氯、溴、碘單質(zhì)的活動性強弱。

演示實驗：在一張潔凈的濾紙中央先滴2滴新制氯水（代替氯氣），氯水的淡黃綠色不明顯，現(xiàn)在繼續(xù)滴入2滴NaBr，發(fā)現(xiàn)試紙顏色加深呈黃色。再取一張新的濾紙，在中央滴入2滴KI，然后將剛才兩片濾紙重疊，不久發(fā)現(xiàn)濾紙顏色又加深變成褐色。

實物投影儀上展示濾紙實驗白板上學(xué)生書寫方程式

［生］書寫相應(yīng)的離子方程式。從而證實了氯、溴、碘的活動性依次減弱。

［師］為什么元素的金屬性和非金屬性會呈現(xiàn)如此的變化規(guī)律呢？下面我們從原子核外電子排布、元素主要化合價等角度，借助于數(shù)學(xué)手段——作圖找規(guī)律：

［生］（1）畫出短周期元素原子序數(shù)與最外層電子數(shù)的直方圖。

作圖提示：直方圖是一種統(tǒng)計報告圖，由一系列高度不等的縱向條紋或線段表示數(shù)據(jù)分布的情況。一般用橫軸表示數(shù)據(jù)類型（如此處即為原子序數(shù)），縱軸表示分布情況。

（2）畫出短周期元素原子序數(shù)與最高正價、最低負價關(guān)系圖。

設(shè)計意圖：與前面的實驗同樣重要，理性分析也是科學(xué)最基本的方法。通過數(shù)據(jù)深加工，培養(yǎng)學(xué)生理性思維能力，讓“規(guī)律”不再朦朧，讓“周期”不再抽象，直觀正如“年年歲歲花相似”、“年年年尾接年頭”。

［師］（3）觀察短周期元素原子序數(shù)（最外層電子數(shù)）和原子半徑（注：固態(tài)2個鄰近原子核間距離的一半）折線圖。

設(shè)計意圖：左圖從橫行即周期的角度看元素原子半徑的變化規(guī)律，將橫坐標由原子序數(shù)改為原子最外層電子數(shù)即得右圖（而蘇教版必修2中則直接要求作出此圖［3］），還能從縱的方向即族的角度看元素原子半徑的變化規(guī)律。

［師］綜上所述，元素的性質(zhì)（主要化合價、原子半徑）隨原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)周期性變化，這就是元素周期律。周期律是元素原子核外電子排布隨著核電荷數(shù)的遞增發(fā)生呈周期性變化的必然結(jié)果。

［生］討論周期表的編排原則，厘清元素“位”、“構(gòu)”、“性”間的關(guān)系：

位置：原子序數(shù)、周期序數(shù)、主族序數(shù)等；

結(jié)構(gòu)：核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)、最外層電子數(shù)、電子層數(shù)等；

性質(zhì)：主族元素最高正化合價、最低負化合價等

將其中相關(guān)化學(xué)數(shù)據(jù)的相互關(guān)系表示出來：

如：原子序數(shù)＝核電荷數(shù)_。

設(shè)計意圖：洞察規(guī)律，進一步挖掘元素周期表中的顯性、隱性的關(guān)系，加深對“周期表是周期律的具體體現(xiàn)，周期律是周期表的實質(zhì)”的理解。

4．初步體驗元素周期表·周期律的運用

［師］周期表的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的一個世紀，其

中起決定性作用的是1869年門捷列夫所編的第一張元素周期表。（并閱讀信件：1875年，門捷列夫建議法國化學(xué)家布瓦博德朗對其所發(fā)現(xiàn)的新元素——鎵的密度重新測定……）

設(shè)計意圖：再次領(lǐng)略元素周期表的神奇（預(yù)見性），激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，激勵學(xué)生投身科研。承載“人文科學(xué)”的教學(xué)目標，詮釋“吾愛吾師，吾更愛真理”，追求教育教學(xué)功能的立體、豐富和厚重。

［生］從教材感受周期表對化學(xué)科學(xué)工作者的巨大作用。

［師］本節(jié)課從“借我一雙慧眼”開始，發(fā)現(xiàn)游戲中的6種元素及其形成物質(zhì)之間是普遍聯(lián)系的，就讓我們一直帶著這雙慧眼，不斷深入領(lǐng)悟和感受周期表所蘊含的化學(xué)思想及辯證觀：性構(gòu)相依、量變到質(zhì)變、對立與統(tǒng)一……今天，我們站在巨人的肩膀上，所以看得更遠、更透，元素周期表的學(xué)習(xí)也必將使我們學(xué)習(xí)化學(xué)進入到一個嶄新的平臺。

設(shè)計意圖：配合白板以“腳印”的形式依次顯示本節(jié)課學(xué)習(xí)探究歷程，其延伸之意——“路漫漫其修遠兮”也。

四、主板書設(shè)計

五、教學(xué)評價設(shè)計及實施

學(xué)習(xí)小組活動記載表2014．11．2

六、教學(xué)反思

如何架設(shè)“感性”和“理性”之間的橋梁？一直是教者在這堂課教學(xué)過程中所糾結(jié)的。席勒認為，通過體驗可以在感性與理性之間架設(shè)起一座橋梁，課的一開始就讓學(xué)生在游戲中體驗6種元素及其形成物質(zhì)之間是普遍聯(lián)系的，從展示的各小組卡片來看，起到了預(yù)期的效果。

基于感性認識上升到理性認識的條件，首先，組織“感性材料”，如結(jié)合操作簡便、現(xiàn)象明顯的分組和演示實驗；整合教材，雖然學(xué)生僅有一本教材（人教版），但本節(jié)課在教學(xué)過程中借鑒了蘇教版和魯科版［4］，在不增加學(xué)生負擔的前提下，教者合理整合與開發(fā)現(xiàn)有教材。其次運用科學(xué)的思維方法，如抽象的元素周期律通過“柱形圖”、“折線圖”等二次轉(zhuǎn)化，最大限度發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，加深學(xué)生對教材的理解，從而完成感性認識到理性認識的上升，從實際教學(xué)反饋看，學(xué)生課堂反映良好。

但根據(jù)本節(jié)課后該班科任老師張老師反饋，部分學(xué)生將“元素”性質(zhì)與“物質(zhì)”性質(zhì)等同，對“金屬活動性”、“金屬性”、“金屬活動順序”等概念混淆……反思自身的教學(xué)，未將學(xué)生知識背景尚不足以深入的細節(jié)通過適度的“解釋”，開個窗口，以給學(xué)生今后的學(xué)習(xí)留有發(fā)展空間，以更好的體現(xiàn)“以人為本”的教學(xué)要求，未能放手讓學(xué)生從獲得的感性認識自覺上升到深入原子微觀結(jié)構(gòu)的角度去考慮原子核與電子的相互影響上來思考的理性分析的高度，進而對元素的金屬性和非金屬性的周期性變化規(guī)律作出解釋，在教學(xué)過程中仍有“牽引”學(xué)生的痕跡。

［致謝：感謝江蘇省如東高級中學(xué)的老師在整個活動過程中給予的大力幫助。］

參考文獻

［1］宋心琦．普通高中課程標準實驗教科書．化學(xué)2［M］．北京：人民教育出版社，2008

［2］王祖浩．普通高中課程標準實驗教科書．化學(xué)（化學(xué)2）［M］．南京：江蘇教育出版社，2007

［3］http：／／news．xinhuanet．com／world／2011－09／23／c＿122075979．htm

［4］王磊．普通高中課程標準實驗教科書．化學(xué)（化學(xué)2）［M］．濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2013